CN88211603U

CN88211603U - 动态湿度校准装置

Info

Publication number: CN88211603U
Application number: CN 88211603
Authority: CN
Inventors: 黎修琪; 毛平天; 骆如枋; 何焕南
Original assignee: Shanghai Institute of Metallurgy of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1988-12-28

Abstract

本实用新型是动态湿度校准装置，属于气象学仪表的测试或校准领域，其目的是建立低湿校准装置以校准湿度测量的仪器和传感器。它由气体干燥***，气体增湿***和露点仪构成，气体干燥***采用5A分子筛-3A分子筛-液氮冷冻螺旋管的排列方式，气体增湿***使用活性碳+HT-1型催化剂管，露点仪的热电偶焊在冷凝镜面中心下的孔中。本装置简单、实用，其动态湿度校准范围为-110℃～-20℃霜点。

Description

本实用新型“动态湿度校准装置”属于气象学仪表的测试或校准领域。

凡相对测量湿度的仪器和传感器，都要用其他标准湿度方法进行校准。许多文章已对湿度标准作了评述（例如：（1）K.G.Parker3，Mea3 ure－ment and Control，12（2），p·73（1979）；（2）稻松照子，计测技术， 5（3），p.27（1977）；（3）王维通，分析仪器，（3），p.20（1978）；（4）郝光完译，半导体敏感器件，（1），p.54，（1986）。美国国家标准局的Hasegawa把湿度标准分为基准、标准、二级标准和工作标准四大类，概述了重量法、双压法、双温法、双流法和湿度固定点法等湿度标准方法的原理及该局开发的可作为二级标准用的有关仪器（S.Hasegawa，ISA Trans.， 25（3），15（1986））。这些方法中，双流法（混合法或分流法）惯性小，适合于动态研究，因而得到广泛应用。露点法是绝对测湿方法，精密露点仪和露点仪可分别作为二级标准和工作标准。

杨国栋和曾一钉（传感器技术，（3），p.27（1986））介绍了国外几种分流法湿度发生器。这种湿度发生器将干、湿两股气流混合（又称稀释）以得到连续流动的、水蒸汽含量已知的且可调节的恒湿气流。因此，这种装置包含干燥气体发生装置和干气增湿装置。例如，我国引进的M136型湿度校准装置，它采用二次稀释流程，所发生的恒湿气流中水蒸汽含量能在1～3600000ppm中按需加以调节，并用精密露点仪给出准确值。该装置有能获得霜点为－87℃的气体干燥***和低限霜点为－73.3C的恒湿气流。该装置准确度高，可变湿度范围广。但该装置结构复杂，价格昂贵，且低限霜点仍太高，不适于更低湿度仪器的校准和检验。

本实用新型的目的在于建立低湿校准装置，用以校准湿度测量的仪器和传感器。这一装置的湿度动态校准范围为－110℃～－20℃霜点（相当于0.001～1000ppmH₂O）。

本实用新型由气体干燥***、气体增湿***和露点仪三部分构成。

1.气体干燥***：由5A分子筛管、3A分子筛管和液氮冷冻螺旋管组成。用99.99％的钢瓶纯氢作气源。该干燥***的特征在于其排列方式。与通常使用的3A分子筛－5A分子筛－液氮冷冻螺旋管的排列不同，采用5A分子筛－3A分子筛－液氮冷冻螺旋管的排列方式。这是因为注意到干燥效能是5A分子筛＜3A分子筛＜液氮冷冻螺旋管，用本实用新型的排列方式使气体中水分的干燥采取逐级收紧，这样获得的干燥氢气的霜点低于－122℃。这种干燥气体我们称为“零点”气体。

2.气体增湿***：由活性碳＋催化剂管、外渗式渗透管及放置渗透管的恒温槽组成。用钢瓶普氢作气源。本实用新型采用HT－1型催化剂（大连催化剂厂产），可把普氢中的氧催化为水加以利用。活性碳可除去普氢中的低级碳氢化合物或油蒸汽。调节恒温槽水温来改变渗透管渗水率。通过针阀向“零点”气流（干气流）中加入适量增湿后的普氢可调节混合气流中的湿度。

3.露点仪：用作测量混合气体的绝对湿度。它由带磨口的玻璃罩壳、带镜面的紫铜感温棒、铜－康铜热电偶和数字电压表组成。由于露点仪的准确度与热电偶的安装位置关系极大，要求热电偶贴近冷凝表面。传统的方式是将热电偶安装在镜面下的平行通孔中或用铜塞把热电偶斜塞在镜面下面。这些方法加工不便，而且不易固定。本实用新型是在镜面下打一斜孔，孔底位于镜面中心，用焊钖将铜－康铜热电偶焊在斜孔中。这种结构既安装方便又保证了测量精度。

本实用新型包括干燥***、增湿***和露点仪之间的连接管线及零部件都由玻璃和不锈钢构成，所有连接部位都采用焊接或螺丝密封连接，以杜绝漏气。整个装置安装在恒温室内，保证工作条件相对稳定。

附图1是本实用新型的气体流程图。其中虚线框内的部件都安装在仪器箱中。它和其余诸部件一起构成本实用新型的动态湿度校准装置。图中诸部件名称是：1.纯氢气瓶；2.减压阀；3.5A和3A分子筛管；4.稳压阀；5.液氮杜瓦瓶；6.不锈钢螺旋冷凝管；7.热交换管；8.自制露点仪；9.铜－康铜热电偶；10.冰杜瓦瓶；11.PZ8型数字电压表；12.WTK30－1型针阀；13.待校测湿仪表或传感器，本图中是氧化铝湿敏传感器；14.转子流量计；15.普氢瓶；16.活性碳＋HT－1型催化剂管；17.渗透管；18.超级恒温槽。

附图2是本实用新型的一部份——图1中标号8－11部件的露点法测湿装置示意图。图中：21.是进气喷嘴；22.是玻璃罩壳；23.是橡皮塞；24.是带镜面的紫铜感温棒；25.为液氮杜瓦瓶；26.是铜－康铜热电偶；27.是数字电压表；28.是U型玻璃管；29.是冰水杜瓦瓶。

本实用新型使用氢气作气源，易于检漏。由于连接部位密封，安全也不成问题。当然也可以用其它气体（如氮等）作气源，但由于不能使用液氮冷冻螺旋管，干气流霜点较高，校准的低限湿度要高些。

本实用新型采用干、湿气流一次稀释，就能得到不同湿度的恒湿气流，既可获得低霜点，又能连续增湿。在结构上比目前多采用二次稀释法装置简单。

使用本实用新型，可以在广泛的湿度范围内校准湿度测量仪器或湿敏传感器，其动态校准范围为－110℃～－20℃霜点，相当于0.001～1000ppm，的水含量。使用本实用新型中的露点仪，对通过高效变色干燥剂（含P₂O₃）（见中国专利CN86101504）干燥气体中的水含量进行测定，其结果与80年代国际上同类型干燥剂（美国Mallinckrodt公司生产的Aquasorb）干燥后气体霜点降至－96℃和苏联化学手册（第一卷，p.52，中文版）列出的数据（将P₂O₃上的平衡水蒸汽压2×10^－5mmHg换算为霜点值为－96.6℃）一致；与其他测量方法（例如上海唐山仪表生产的电解式水分仪）进行对照测定，结果吻合。这些测定结果列于表1。表2是用本实用新型中的露点仪测定各种气体中水分的典型结果。

表1 露点仪准确度考察结果（露点，℃）

注1.与美国产的Aquasort干燥剂干燥后气体霜点降低－96℃一致；也和苏联化科手册数据一致，

注2.系四次以上测定结果的平均值，电解式水分仪为上海唐山仪表厂生产，

＊是表示其结果是由ppm值换算为霜点值。

表2 露点仪测定各种气体中水分的典型结果

表1和表2结果表明，本实用新型中露点仪所测得结果的准确度、灵敏度和重复性都是令人满意的。

为了对湿度测量仪器或湿敏传感器进行校准（例如，要校准氧化铝湿敏传感器，可使用本实用新型装置（图1）。将通过干燥***（图1中的3－7）和增湿***（图1中的16－18）的混合气流分成两路，用露点仪（图1中的8）测定一路混合气体的露点（含水量），另一路混合气流通过氧化铝湿敏传感器（图1中的13），可串联或并联多个湿敏传感器同时校准。由于不同含水量的混合气流通过湿敏传感器，氧化铝湿敏传感器的电容值或导纳值会发生相应的变化。测得平衡时湿敏传感器的电讯号（电容值或导纳值，实际用导纳值）与露点仪测量值一一对应，从而达到校准的目的。

Claims

1、本实用新型是动态湿度校准装置，属于气象学仪表的测试或校验领域，它由包含分子筛和液氮冷冻螺旋管的气体干燥***、包含渗透管等和恒温槽的增湿***以及露点仪组成。本实用新型的特征在于

(1)气体干燥***的分子筛管和液氮冷冻螺旋管排列方式是：5A分子筛管-3A分子筛管-液氮冷冻的螺旋管。

(2)增湿***中有活性碳+催化剂管，催化剂采用HT-1型催化剂。

(3)露点仪中，铜-康铜热电偶焊在镜面下的斜孔中，斜孔底部位于镜面中心。

2、按权利要求1所述的动态湿度校准装置，其特征在于气体干燥***、增湿***及露点仪之间的连接都采用焊接或螺丝密封连接。